地球的末日之旅

科雷莫

地球不會(huì)總是一個(gè)藍(lán)色星球——再過(guò)十幾億年，地球?qū)?huì)發(fā)生翻天覆地的變化。

作為生命，我們都知道自己最終的結(jié)局：每個(gè)人都會(huì)死。天體也是這樣，雖然它們壽命以億年計(jì)，但也有毀滅的一天。

太陽(yáng)燃燒核心內(nèi)的氫時(shí)，自身會(huì)逐漸變熱?，F(xiàn)在的太陽(yáng)比46億年前剛誕生的太陽(yáng)亮了約30%，而且它還會(huì)變得更亮。所以說(shuō)，地球上生命的命運(yùn)早已注定——它們最終會(huì)在太陽(yáng)強(qiáng)烈的熱量中化為灰燼。地球?qū)⒃俅纬蔀樗兰诺膸r石星球。

不過(guò)，我們先別把眼光放得那么遠(yuǎn)。花幾分鐘的時(shí)間來(lái)思考一下地球最后的旅程。顯然，生命的終結(jié)不會(huì)是一個(gè)簡(jiǎn)單變?yōu)榱愕倪^(guò)程。這一段時(shí)間，將會(huì)有新的、奇異的生命形式產(chǎn)生出來(lái)。那么在這烤焦的星球上，哪些生物最終會(huì)存活得更長(zhǎng)？它們會(huì)躲到哪里去？我們的藍(lán)色星球在最后的日子里有著何種景象？我們?nèi)祟惖拿\(yùn)將會(huì)怎樣？我們能否避免自身的滅亡？

最初的研究

以提出“蓋亞假說(shuō)”聞名于世的英國(guó)科學(xué)家詹姆斯·洛夫洛克，首先考慮了太陽(yáng)逐漸變亮對(duì)地球的影響。1982年，他與他的朋友邁克爾·維特菲爾德在一篇論文中指出了一個(gè)很重要的化學(xué)反應(yīng)——雨滴中的二氧化碳與巖石中的硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鹽固體。這一過(guò)程被稱為風(fēng)化。風(fēng)化會(huì)消耗大氣中的二氧化碳，而且溫度越高，雨下得越多，風(fēng)化速度就越快。

他們認(rèn)為，隨著地球變暖，風(fēng)化速度應(yīng)該加快，最終導(dǎo)致大氣中的二氧化碳含量變得很低，使得植物無(wú)法進(jìn)行光合作用。當(dāng)然，大氣中二氧化碳含量減少會(huì)抑制溫室效應(yīng)，并使氣溫不再急速上升，但這只是短期的效應(yīng)。隨著時(shí)間的推移，這種效果最終會(huì)因太陽(yáng)不斷變亮而被掩蓋掉。

沒(méi)有光合作用，意味著沒(méi)有植物，這對(duì)動(dòng)物來(lái)說(shuō)可不是好消息。洛夫洛克和維特菲爾德認(rèn)為，地球上的生命完全滅絕，可能需要再過(guò)大約1億年，而1億年在地質(zhì)時(shí)間尺度上來(lái)說(shuō)，不過(guò)是一眨眼的時(shí)間。雖然基本的想法沒(méi)有變，但目前的科學(xué)家卻認(rèn)為那天并不會(huì)那么快到來(lái)，可能得需要6到9億年的時(shí)間，大氣中的二氧化碳含量才會(huì)低于植物進(jìn)行光合作用所必需的含量。

地球的時(shí)間線

最近，美國(guó)康奈爾大學(xué)的天體生物學(xué)家杰克·奧馬利-詹姆斯與其他科學(xué)家一起，利用我們對(duì)太陽(yáng)、地球以及生物所知道的知識(shí)，草擬了一個(gè)關(guān)于地球生物圈未來(lái)40億年內(nèi)的時(shí)間線（見(jiàn)時(shí)間線的圖表）。

奧馬利-詹姆斯表示，這有點(diǎn)像生命在反向進(jìn)化。動(dòng)物變得越來(lái)越小，越來(lái)越簡(jiǎn)單。一些物種可能會(huì)比其他的物種活得更好。例如，地球變暖后，候鳥(niǎo)憑借其飛行能力，可能比其他動(dòng)物更容易找到更涼爽、更高的地區(qū)。而海洋中的生物可能比地面上的生物活得略好一些，因?yàn)樗儫岜瓤諝庾儫嵝枰嗟臅r(shí)間。

為了適應(yīng)極端環(huán)境，生物可能會(huì)變得與我們所熟知的非常不同。例如，動(dòng)物可能會(huì)進(jìn)化出外殼，就像烏龜殼那樣含有鐵礦物的殼，用來(lái)隔離來(lái)自太陽(yáng)的強(qiáng)烈輻射。也許，某些動(dòng)物的背上會(huì)進(jìn)化出一個(gè)大水袋，來(lái)保護(hù)內(nèi)部的器官，因?yàn)樗部梢愿綦x輻射。

最有可能的情形下，一旦陸地上和海洋中的脊椎動(dòng)物全都死亡，剩下的生命將只是海洋中的無(wú)脊椎動(dòng)物，以及與它們相伴的微生物。奧馬利-詹姆斯認(rèn)為，最后的動(dòng)物將是生活在深海熱液口附近的管狀蠕蟲(chóng)。

10億年之后，事情會(huì)變得越來(lái)越糟。到那時(shí)，全球的平均氣溫將達(dá)到47℃。海洋會(huì)急速地蒸發(fā)，大氣中額外的水蒸氣會(huì)引發(fā)失控的溫室效應(yīng)。微生物會(huì)附著在逐漸減少的水環(huán)境中。熱帶地區(qū)的微生物首先會(huì)滅絕，最終兩級(jí)地區(qū)的也會(huì)滅絕。之后一段時(shí)間里，山頂以及地下冰穴會(huì)成為遠(yuǎn)離熾熱的避難所。生命最后的避難所將位于地下深處，那里的微生物將勉強(qiáng)維持生計(jì)，直到——根據(jù)最樂(lè)觀的估計(jì)——距今30億年之后，它們也會(huì)完全滅亡。

板塊以及月球的影響

然而，現(xiàn)實(shí)往往很復(fù)雜，一些因素會(huì)對(duì)地球未來(lái)的走向產(chǎn)生很大的影響。首先，最近的研究表明，我們對(duì)風(fēng)化的理解可能是有問(wèn)題的，而這會(huì)打亂奧馬利-詹姆斯所估計(jì)的時(shí)間。雖然溫度的上升和二氧化碳消耗的增加之間有著一定的聯(lián)系，但其他因素，例如巖石類型和酸度等等，可能更重要。所以，很有可能二氧化碳不會(huì)像預(yù)期的那樣很快地被消耗掉，這意味著植物會(huì)比預(yù)期存活更長(zhǎng)的時(shí)間，使得生物圈崩潰的時(shí)間拖延數(shù)億年，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。

板塊構(gòu)造也可以改變生物圈的命運(yùn)。這個(gè)過(guò)程是由地?zé)狎?qū)動(dòng)的，能量來(lái)自地球深處同位素的放射性衰變。但是可衰變的物質(zhì)是有限的，所以釋放的能量會(huì)慢慢降低。板塊運(yùn)動(dòng)最終會(huì)嘎然而止，此時(shí)，山將會(huì)停止上升。再經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年，陸地會(huì)因侵蝕變平。這可能發(fā)生在距今10億到20億年之后。如果發(fā)生得過(guò)早，那么地球在完全干涸之前，可能先會(huì)變成一個(gè)水世界（見(jiàn)水世界情形）。

月球也會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生很大的影響。它現(xiàn)在以每年3.78厘米的速度遠(yuǎn)離我們。在未來(lái)，距今15億到45億年之間的某個(gè)時(shí)候，月球?qū)⒉荒芊€(wěn)定住地軸。此時(shí)，地軸可能會(huì)搖擺不定，會(huì)使得地球的氣候經(jīng)常急劇地變化。如果那時(shí)候仍有動(dòng)物或植物，它們可能不會(huì)存活太久，因?yàn)闅夂蜃兓炝耍鼈儧](méi)辦法去適應(yīng)新的環(huán)境。

但還存在著另一種可能。月球可能仍會(huì)對(duì)地軸有些控制，最終地軸會(huì)穩(wěn)定在其他的角度上，但不會(huì)是目前的傾斜角度（23.5度）。地軸傾角越大，季節(jié)變化越明顯，而這可能使得一些區(qū)域適合生命繼續(xù)存活（見(jiàn)傾斜的星球情形）。

人類的命運(yùn)

那么，我們?nèi)祟悤?huì)怎樣？現(xiàn)有的化石記錄暗示著人類的未來(lái)并不樂(lè)觀。平均來(lái)說(shuō)，從誕生到滅亡，一種哺乳動(dòng)物可以存在大約100萬(wàn)年。能存在數(shù)千萬(wàn)年是一件非常罕見(jiàn)的事情。目前，我們?nèi)祟愐呀?jīng)存在了約20萬(wàn)年，所以我們面前仍有很長(zhǎng)的路要走。但是，這一路上會(huì)麻煩不斷。

例如說(shuō)，如果地球平均氣溫上升了8℃，那么就會(huì)大幅度地改變我們所知的人類文明：海平面會(huì)比現(xiàn)在高出60米，大部分沿海城市會(huì)被淹沒(méi)；可利用的淡水資源會(huì)向兩極移動(dòng)，使得熱帶地區(qū)基本上無(wú)法居住，這意味著南北半球的人口會(huì)比現(xiàn)在更為集中……

如果未來(lái)的人類最終找到了應(yīng)對(duì)這一切的辦法，那么在新的環(huán)境下，他們很有可能會(huì)發(fā)生進(jìn)化。最為樂(lè)觀的情況下，借助基因技術(shù)、仿生技術(shù)等手段，未來(lái)的人類可能會(huì)使自己變得與現(xiàn)在的人類完全不一樣。也就是說(shuō)，未來(lái)的人類將會(huì)進(jìn)化為一個(gè)新的物種。

在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，如果人類或新人類真的能存活下來(lái)，那么他們肯定會(huì)嘗試給地球降溫，雖然選擇非常有限。一種能有效降低地球氣溫的辦法，是給地球建造一個(gè)行星級(jí)的遮陽(yáng)傘。但是距今40億年之后，任何形式的遮陽(yáng)傘也無(wú)法阻擋太陽(yáng)的熾熱。不過(guò)，仍有一些更為激進(jìn)的選擇，例如遷移地球。

隨著太陽(yáng)變亮，太陽(yáng)系的宜居帶——水可以以液態(tài)形式存在的范圍——會(huì)向太陽(yáng)系邊緣移動(dòng)，而地球?qū)⒉辉偬幵谝司訋е?。那么，我們也可以試著遷移地球，使它離太陽(yáng)遠(yuǎn)一些，再次回到宜居帶中。一種可行的辦法，是借助飛向地球的彗星或小行星對(duì)地球的引力影響。如果安排得當(dāng)，你就可以將彗星或小行星的軌道能量轉(zhuǎn)換成地球的軌道能量，來(lái)使得地球公轉(zhuǎn)速度提高，并向外遷移。

大約在75億年之后，太陽(yáng)會(huì)膨脹為一顆紅巨星。此時(shí)，木星或土星的一些衛(wèi)星應(yīng)該會(huì)處在宜居帶中，人類也可以選擇搬到那里生活。

但不管怎樣，太陽(yáng)最終會(huì)變?yōu)橐活w白矮星，并逐漸冷卻和黯淡下去。所以，即使我們沒(méi)有被烤死，也可能會(huì)被凍死。除非，我們搬到了太陽(yáng)系以外的宜居之地。